基于CFD的超小型双体无人船总体设计

概 要：现有超小型双体船的总体设计主要参照以往玻璃钢游乐船的设计经验,未考虑其型线设计,导致航速低和稳性差的问题。本文利用CFD仿真软件,对船体阻力进行分析对比,得到快速性较优的线型方案,同时考虑推进器布置的影响,设计了一型标准的超小型双体船。通过真实船模模型试验,验证了本设计方案较现有船型在航速指标上的明显改进,达到预期目的,为今后的超小型双体船总体设计提供了参考方向,值得应用和推广。     

喷水推进式无人船总体设计

文章讲述了喷水推进式无人船从无到有的整体过程,着重介绍了无人船在设计过程中对船型技术、总体布局优化、推进设施配备等方面的主要关键技术研究,并简要说明了无人船的基本情况。     

基于最小阻力的双体无人船优化设计

为了降低双体无人船在波浪中航行时的阻力,以片体长宽比、片体间距以及重心纵向位置为设计变量,根据均匀设计原理拟定不同的设计方案,运用数值计算方法对迎浪航行状态下双体无人船的静水阻力和波浪增阻进行分析,得出阻力与设计参数之间的关系,基于总阻力最小并计入总布置对船型设计的限制对双体无人船船型方案进行优选,得到波浪中阻力性能较优的方案。     

基于改进遗传算法的双体无人艇性能优化分析

基于并行策略遗传算法对双体无人艇性能进行综合优化分析.首先建立以快速性、操纵性、抗倾覆性和耐波性为目标函数的综合优化数学模型,并使用响应面拟合的方法建立了3种不同的阻力数据库,通过遗传算法对其进行优化分析选出一组最适合本文的阻力数据库.在此基础上选取5个设计变量作为敏感变量进行讨论,其中最为敏感的2个变量将进行并行策略...     

基于CFD的风电双体运维船片体间距优化研究

通过某双体船船模试验和CFD仿真数值的对比,验证了CFD仿真方法的可靠性,并利用此方法来研究双体船片体不同间距对阻力的影响,从而得到较为合适的片体间距,为以后海上风电运维船的双体船船型设计提供一些参考。     

基于CFD的无人帆船襟翼帆空气动力研究

为推进无人帆船在海洋环境保护和资源勘测等方面的应用,为一款海上自动航行帆船设计了风帆结构,并进行气动性能分析。建立无襟翼帆、分离式襟翼帆和嵌入式襟翼帆3种翼帆模型,通过Fluent软件进行计算流体力学（CFD）计算分析,比较3种风帆的气动性能,分析变角度襟翼帆对风帆气动性能和对帆船推力提升理论的影响规律。结果表明,嵌入式襟翼帆对无人帆船风帆整体的气动性能具有提升的作用;随着襟翼帆偏转角的增大,风帆的升力系数和升阻比随之增大、帆船的推力系数明显增强,对帆船性能的提升具有较优的影响,促进无人帆船在推力提升方面的研究。     

基于CFD方法的无人潜水器运动特性分析

以经典的SUBOFF潜艇模型为研究对象,运用商业软件STAR-CCM+收集和分析该艇的速度信息,计算作用在艇体上的水动力。分别进行了斜航运动与纯横荡、纯摇艏运动仿真,求取相应的水动力系数。给出在4.5kn与6.5kn航速下的斜航模拟试验中模型所受的垂向力与摇艏力矩,对它们与速度的关系进行拟合,计算相应的水动力系数。对模型进行纯横荡与纯摇艏数值模拟,通过拟合曲线求得相应的水动力系数。该研究对进一步研究无人潜水器水动力性能和运动控制具有重要参考意义。     

基于CFD方法的双体风电交通运维船改造的航速估算

关于船舶改造,在设计阶段快速而又准确地估算航速相当重要。文章介绍针对某双体风电交通运维船的改造,采用数值仿真技术预报其航速。首先使用计算流体力学(CFD)商业软件FLUENT,对船舶在静水中的黏性阻力展开数值计算。然后通过黏性阻力占总阻力的比例,估算船舶的总阻力,绘制推进阻力曲线。从推进阻力曲线与螺旋桨的有效功率的交点即可估算出该船的航速。为了得到高精度黏性阻力计算结果,在船体表面附近网格加密,采用SST k-ω湍流模式,速度与压强耦合采用SIMPLC方法,其它离散采用二阶迎风格式。数值方法预报船舶黏性阻力技术相当成熟,发表的数值预报结果供读者参考。     

普通双体无人艇艇型综合优化设计分析

本文基于一艘典型的单体试验艇(长宽比约为11∶1),在单体试验艇艇型参数基础上考虑其综合性能(快速性、操纵性)进行双体无人艇的艇型综合优化设计分析。讨论不同子目标函数的分配权重时,优化结果随着不同遗传代数的变化,根据优化计算得到了设计排水量100 t的包括低、中和高速双体无人艇的9组最优化结果。根据优化结果得到遗传算法的收敛代数,分析子目标函数关于吃水敏感度,并探讨影响操纵性性能的艇型瘦长度和艇型中纵剖面投影的关系。运用单体艇进行双体无人艇的优化设计办法可为相似的无人艇性能优化设计提供参考,得到的9组优化结果可用于今后加入更多性能指标进行优化提供对比分析。     

绿色能源双体无人艇艇型综合优化分析

为了实现绿色能源双体无人艇的艇型最优设计,本文对艇型设计的多目标策略和智能优化算法进行研究。首先综合考虑太阳能和风帆以及快速性、操纵性、耐波性和抗倾覆性四大性能对艇型设计的影响,建立综合优化数学模型;然后基于遗传算法改编的综合优化设计软件确定总目标函数最优情况下的遗传次数、种群规模、变异概率和交叉概率;最后采用外部分层策略对遗传算法结合粒子群和混沌算法,进行了混合算法的比较分析。结果表明,相比于单一遗传算法,混合算法的优化效果更好,且在不同载波概率情况下,遗传算法+粒子群算法的优化效果均为最佳,外部分层策略可以有效提高寻优效果。     

绿色能源双体无人艇艇型综合优化分析

为了实现绿色能源双体无人艇的艇型最优设计,本文对艇型设计的多目标策略和智能优化算法进行研究。首先综合考虑太阳能和风帆以及快速性、操纵性、耐波性和抗倾覆性四大性能对艇型设计的影响,建立综合优化数学模型;然后基于遗传算法改编的综合优化设计软件确定总目标函数最优情况下的遗传次数、种群规模、变异概率和交叉概率;最后采用外部分层策略对遗传算法结合粒子群和混沌算法,进行了混合算法的比较分析。结果表明,相比于单一遗传算法,混合算法的优化效果更好,且在不同载波概率情况下,遗传算法+粒子群算法的优化效果均为最佳,外部分层策略可以有效提高寻优效果。     

基于CFD的排水型三体无人艇阻力优化研究

为预报某三体无人艇的静水航行阻力,利用STAR-CCM+软件对船体进行计算流体动力学仿真。基于船体的航速和排水量等设计参数,考虑侧体纵向位置和侧体船型2种因素,选取不同设计方案进行计算。结合后处理得到的流场特征对仿真结果进行分析,总结阻力变化规律,探讨船体水动力性能的变化机理。结果表明：侧体纵向位置后移可减小片体间兴波扰动,减阻率最大约6.7%;改变侧体型宽会小幅度降低船体压阻,其最大减阻率约4.5%。汇总多种船型方案的计算结果,为三体无人艇的后续研究提供参考。     

基于Ansoft Maxwell的水下无人航行器双体对转电机建模与仿真

双体对转电机在舰船等对转推进系统中有着广泛的应用前景.本文运用Ansoft Maxwell 2D软件建立了双体对转电机的有限元模型,在双体对转电机有限元模型瞬态仿真的基础上对有限元结果进行了分析和讨论,证明了双体对转电机有限元建模以及分析计算的正确性,为水下无人航行器（UUV）推进系统的研发和设计提供了理论参考.     

基于均匀有理B样条的小水线面双体无人艇参数化建模方法

本文针对小水线面双体无人艇总体设计过程中总布置及水动力外形优化设计对潜体和支柱参数化建模的需求,提出一种由型值点与特征多边形顶点同时控制的均匀有理B样条曲线表达方法,并以该方法生成的曲线作为无人艇的潜体和支柱的型线完成无人艇参数化建模,基于CFD的方法对模型开展了阻力特性的数值计算。B样条曲线能够满足模型的光顺性要求;曲线中的型值点能够精确控制模型的局部尺寸,便于总布置设计过程中对局部外形尺寸的调整;特征多边形顶点能够保证潜体和支柱端部曲面的斜率和曲率得到直观的自由调节,并直接影响各部位水动力的分布,便于参数化模型针对水动力性能的优化设计。     

基于NURBS的模块化三体船总体设计和优化

三体船相对于传统的大型船舶具有耐波性好、稳定性高、载货量大等优点,如何提升三体船的设计质量目前已经成为世界范围内船舶工业的重要研究方向。本文研究的内容是一种基于模块化理论的三体船总体设计方法,模块化设计理念是近年来兴起的一种新型设计理论,基于模块化设计理念能够有效降低船舶产品开发的周期,提升船用部件的复用性,使船舶产品的产品特性达到最佳。本文基于模块化设计理论,利用NURBS曲线进行型线拟合设计,完成三体船的特征曲面优化设计,并基于此进行了设计方案的流体动力学特性分析。     

长江航道铺排船总体设计的思考

本文介绍了为长江航道整治工程所配备的长江航道铺排船总体设计思路，供设计同类型船舶设计人员参考。     

随浪状态下圆弧形太阳能板双体无人船破舱稳性研究

以一圆弧形太阳能板双体无人船为例,研究该类双体船在规则波中随浪状态下的破舱稳性。建立带水密箱式连接桥结构的双体无人船模型,对不同影响因素变化下双体无人船的破舱稳性进行分析,得出破舱稳性与影响因素之间的关系。研究结果表明:波陡增加,极限静倾角增大,无人船稳性恶化;波峰位于船舯附近时,无人船稳性较差;片体间距越大,破舱稳性越好,极限静倾角越小;艏部舱室破损后,无人船稳性恶化较严重。